УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 1997 года по МПК G01K17/16 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, а именно устройствам для измерения и учета количества тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения.

Известно устройство для учета тепловой энергии при неравенстве расходов теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводах (US, N 1485041, G 01 K 17/16, 1989), содержащее датчики количества теплоносителя, датчики температуры теплоносителя, преобразователи аналог-код, регистры памяти, блока умножения и вычитания, генератор тактовых импульсов и интегратор.

Недостатком известного устройства для учета тепловой энергии является отсутствие возможности учета коэффициента полезного действия источника тепловой энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения, содержащее первый датчик количества теплоносителя, установленный в подводящем трубопроводе, датчик температуры теплоносителя в подводящем трубопроводе, датчик температуры теплоносителя в отводящем трубопроводе, второй датчик количества теплоносителя, установленный в отводящем трубопроводе, датчик количества газа, датчик давления газа, датчик температуры газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения, вычислительный блок, блок клавиатуры, блок индикации и блок вывода на печать (SU, авт. св. N 1481604, G 01 K 17/06, 1989).

Известное устройство предназначено для расчета технико-экономических показателей отдельных теплоэнергетических установок, в частности, для определения удельного расхода условного топлива при работе парового котла.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности расчета технико-экономических показателей источника теплоснабжения в целом - ТЭЦ, котельной, с использованием дополнительных технологических параметров: температуры теплоносителя в подпиточном трубопроводе, утечки теплоносителя в теплосети, количества электрической энергии (составляющей до 20% от всей затраченной энергии), потребляемой насосами для устранения утечек теплоносителя в теплосети.

Результат достигается тем, что в известное устройство для учета тепловой энергии введены коммутатор, преобразователь аналог-код, блок памяти и датчик температуры теплоносителя в подпиточном трубопроводе, выход которого, а также выходы датчиков количества и температуры теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводах, количества, давления и температуры газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения через коммутатор соединены с информационным входом преобразователя аналог-код, выход которого соединен с входом блока памяти, первый вход вычислительного блока соединен с выходом блока памяти, а его второй вход с выходом блока клавиатуры, первый выход вычислительного блока соединен с входами управления преобразователя аналог-код, коммутатора, блока памяти, а его второй выход с входами блока индикации и блока вывода на печать.

В частном случае выполнения в устройство может быть введен блок передачи информации, вход которого соединен с вторым выходом вычислительного блока.

На чертеже представлена блок-схема устройства для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения.

Устройство для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения содержит первый датчик количества 1 теплоносителя, установленный в подводящем трубопроводе, датчик температуры 2 теплоносителя, установленный в подводящем трубопроводе, датчик температуры 3 теплоносителя, установленный в подпиточном трубопроводе, датчик температуры 4 теплоносителя, установленный в отводящем трубопроводе, второй датчик количества 5 теплоносителя, установленный в отводящем трубопроводе, датчик количества 6 газа, установленный в газопроводе на входе источника теплоснабжения, датчик давления 7 газа, установленный в газопроводе на входе источника теплоснабжения, датчик температуры 8 газа, установленный в газопроводе на входе источника теплоснабжения. Выходы всех датчиков через коммутатор 9 соединены с информационным входом преобразователя аналог-код 10, выход которого соединен с входами соответствующих регистров блока памяти 11, подключенного к первому входу вычислительного блока 12, второй вход которого соединен с выходом блока клавиатуры 13, первый выход вычислительного блока соединен с входами управления преобразователя аналог-код, коммутатора и блока памяти, а его второй выход с входами блока индикации 14, блока вывода на печать 15 и блока передачи информации 16.

Датчики 1-8 представляют собой датчики входных технологических параметров, имеющие стандартный выходной токовый сигнал.

В качестве датчиков количества теплоносителя и газа возможно применение измерительного преобразователя типа "САПФИР-22ДД", имеющего стандартный выходной сигнал 0-5 мА, 4-20 мА, 0-20 мА постоянного тока. В качестве датчика давления газа возможно применение измерительного преобразователя "САПФИР-22ДИ", также имеющего стандартный выходной сигнал 0-5 мА, 4-20 мА, 0-20 мА постоянного тока. В качестве датчиков температуры теплоносителя и температуры газа возможно применение измерительных каналов, состоящих из термопреобразователей сопротивления типа ТСМ и измерительных преобразователей Ш 703-М1 для измерения температуры теплоносителя и Ш 703И-М1 для измерения температуры газа. Преобразователи Ш703 имеют выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА, 4-20 мА или напряжения постоянного тока 0-10В. Преобразователь Ш703И-М1 выполнен с искробезопасными входными цепями.

В качестве вычислительного блока может быть использована однокристальная ЭВМ, содержащая все функциональные блоки микропроцессорной системы, в том числе генератор тактовых импульсов, таймер, ОЭУ, ПЗУ.

Применение БИС позволило разместить все узлы устройства (кроме датчиков) на одной плате, включая блок клавиатуры, блок индикации, блок передачи информации, блок вывода на печатающее устройство. Физически устройство состоит из датчиков, платы контроллера, цифропечатающего устройства и блока питания.

Устройство для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения работает следующим образом. До начала работы при помощи блока клавиатуры 13 в устройство заносят значения астрономического времени, даты и коэффициента теплотворной способности газа, поступающего на вход источника теплоснабжения, а также любые другие величины, необходимые при расчетах.

Датчики количества 1 и 5 проходящего по трубам теплоносителя генерируют аналоговые сигналы, пропорциональные величинам ΔP₁(t) и ΔP₂(t), соответственно, датчики температуры 2-4 теплоносителя в соответствующих трубопроводах генерируют аналоговые сигналы, пропорциональные величинам T₁(t), T₂(t) и T₃(t), соответственно.

Вычислительный блок 12 по программе управляет коммутатором 9 для последовательного опроса датчиков 1-5, преобразователем аналог-код 10 для представления информации, считываемой с датчиков, в цифровом виде, и блоком памяти 11 для занесения цифровой информации, считываемой с датчиком, в соответствующий регистр. После этого вычислительный блок производит соответствующие расчеты.

Расход теплоносителя в подводящем трубопроводе:

где ΔP₁ величина количества теплоносителя в подводящем трубопроводе, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 1;
ρ₁= f(T₁) плотность теплоносителя в проводящем трубопроводе;
K₁ постоянный коэффициент;
T₁ температура теплоносителя в подводящем трубопроводе, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 2.

Расход теплоносителя в отводящем трубопроводе:

где ΔP₂ величина количества теплоносителя в отводящем трубопроводе, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 3;
ρ₂= f(T₂) плотность теплоносителя в отводящем трубопроводе;
T₂ температура теплоносителя в отводящем трубопроводе, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 4;
K₂ постоянный коэффициент.

Количество тепловой энергии при открытой системе теплоснабжения:
Q K₃[G(T₁ T₃) G₂(T₂ - T₃)]
где T₃ температура теплоносителя в подпиточном трубопроводе, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 3;
К₃ постоянный коэффициент.

Вышеприведенные расчеты производятся в течение одного цикла работы устройства, ограниченного с одной стороны продолжительностью времени опроса датчиков, временем работы вычислительного и выходных блоков, с другой стороны инерционностью открытой системы теплоснабжения.

Датчик количества 6 газа, установленный в газопроводе на входе источника теплоснабжения, генерирует аналоговый сигнал, пропорциональный величине ΔP₂(t), датчик давления 7 газа, установленный там же, генерирует аналоговый сигнал, пропорциональный величине P₂(t), датчик температуры 8 газа, установленный там же, генерирует аналоговый сигнал, пропорциональный величине T₂(t). Вычислительный блок 12 управляет по программе коммутатором 9 - для последовательного циклического опроса датчиков 6-8, преобразователем аналог-код 10 для представления информации, считываемой с датчиков, в цифровом виде, и блоком памяти 11 для занесения этой информации в соответствующий регистр. После этого вычислительный блок производит соответствующие расчеты по формулам.

Расход газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения:

где ΔP_г величина количества газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 6;
P₂ величина давления газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 7;
T₂ величина температуры газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения, пропорциональная аналоговому сигналу, снимаемому с датчика 8;
K₄ постоянный коэффициент.

Часовой учет количества тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения:

где n количество циклов работы устройства в течение 1 ч.

Часовой учет расхода газа на входе источника теплоснабжения:

Суточный учет количества тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения:

Суточный учет расхода газа на входе источника теплоснабжения:

Суточный учет коэффициента полезного действия источника теплоснабжения:

где K_г коэффициент теплотворной способности газа, поступающего в данное время на источник теплоснабжения, заносится при помощи блока клавиатуры.

С начала каждого текущего месяца производится учет с нарастающим итогом:
а/ количество тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения:

где M=[1,31] число дней в текущем месяце;
K=1, 2, M;
б/ расхода газа на входе источника теплоснабжения:

в/ коэффициента полезного действия источника теплоснабжения:

В соответствии с программой вычислительного блока 12 при помощи блока индикации 14, блока вывода на печать 15 и блока передачи информации 16 любую из величин, рассчитанных по вышеприведенным формулам, любой из входных технологических параметров, снимаемый с датчиков 1-8, а также любой из входных параметров, заносимый при помощи блока клавиатуры 13, выводится на цифровую индикацию для оперативного контроля, на печать для документирования и на передачу для централизованного контроля и управления.

Применение устройства для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения по сравнению с известными устройствами позволяет:
а/ значительно расширить функциональные возможности устройства за счет совмещения в одном устройстве функций часового, суточного и месячного учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения, учета расхода газа на входе источника теплоснабжения, учета коэффициента полезного действия источника теплоснабжения, а также отображения, документирования и передачи измеренных, рассчитанных и введенных вручную технологических параметров;
б/ уменьшить эксплуатационные расходы по обслуживанию вторичных преобразователей и приборов.

Использование: учет количества тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения. Сущность изобретения: устройство содержит два датчика количества теплоносителя, установленные в подводящем и отводящем трубопроводах, три датчика температуры теплоносителя, установленные соответственно в подводящем, подпиточном и отводящем трубопроводах, датчик количества газа, датчик давления газа и датчик температуры газа, установленные в газопроводе на входе источника теплоснабжения, коммутатор, преобразователь аналог-код, блок памяти, вычислительный блок, блок клавиатуры, блок индикации, блок вывода на печать, блок передачи информации. Устройство обеспечивает дополнительный учет расхода газа на входе источника теплоснабжения, а также КПД источника теплоснабжения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для учета тепловой энергии на выходе источника теплоснабжения, содержащее первый датчик количества теплоносителя, установленный в подводящем трубопроводе, датчик температуры теплоносителя в подводящем трубопроводе, датчик температуры теплоносителя в отводящем трубопроводе, второй датчик количества теплоносителя, установленный в отводящем трубопроводе, датчик количества газа, датчик давления газа, датчик температуры газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения, вычислительный блок, блок клавиатуры, блок индикации и блок вывода на печать, отличающееся тем, что в него введены коммутатор, преобразователь аналог код, блок памяти и датчик температуры теплоносителя в подпиточном трубопроводе, выход которого, а также выходы датчиков количества и температуры теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводах, количества, давления и температуры газа в газопроводе на входе источника теплоснабжения через коммутатор соединены с информационным входом преобразователя аналог код, выход которого соединен с входом блока памяти, первый вход вычислительного блока соединен с выходом блока памяти, а его второй вход с выходом блока клавиатуры, первый выход вычислительного блока соединен с входами управления преобразователя аналог код, коммутатора и блока памяти, а его второй выход с входами блока индикации и блока вывода на печать. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен блок передачи информации, вход которого соединен с вторым выходом вычислительного блока.